Thermotransformateur à absorption-demixtion : simulation et expérimentation
par Dominique Alonso
Thèse de doctorat en Sciences et techniques
Sous la direction de Jean-Marie Hornut.
Soutenue en 2000
- Pompe chaleur
- Transformateur chaleur
- Rendement thermique
- Modèle simulation
- Démixtion
- Rayonnement thermique
mots clés
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Résumé
Ce travail porte sur l'étude d’un nouveau type de thermotransformateur à absorption utilisant un mélange présentant une lacune de miscibilité à basse température. Cette machine est appelée thermotransformateur à absorption-démixtion. La séparation habituellement réalisée par rectification et dégradant beaucoup d'énergie est alors remplacée par une décantation gravitaire, énergétiquement gratuite, obtenue après le refroidissement du mélange. L'absorption est effectuée par rectification inverse. Ce cycle permet conjointement de diminuer les coûts d'investissement et d’augmenter le rendement thermique de l'opération. Les critères de choix des mélanges ont été définis et une liste de 37 couples de travail potentiellement utilisables a été établie. Une modélisation et une simulation numérique des différents éléments du cycle ont été développés, permettant d'étudier 12 mélanges et, deux structures de machines. Les performances maximales ont pu être déterminées ainsi que l’influence des paramètres opératoires. Le rendement thermique de ce cycle est très élevé, mais très peu de mélanges conduisent à des sauts thermiques élevés. Une installation pilote d'une puissance de 3 kW, fonctionnant avec le mélange n-heptane/DMF a été construite prouvant la faisabilité technique ce cycle. Les sauts thermiques observés sont toutefois faibles (‹10 °C), mais le rendement est comparable à celui de machines existantes. Les expériences ont permis de valider la simulation numérique du cycle. Enfin, l’application de ce cycle pour assister thermiquement une colonne de distillation a été proposée. Les coûts opératoires sont alors réduits et équivalents à ceux permis par la RMV.
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